提高南昆线SVC装置运行稳定性的措施

黎世春

（南宁铁路局机务处，工程师，广西 南宁 530003）

2004年11月以来，南昆线百色等5个变电所共加装9套TCR型静止无功补偿器（简称SVC装置），显著提高了南昆线的牵引供电能力。但同时也多次发生高压电缆终端击穿、晶闸管大面积击穿、真空断路器灭弧室烧毁等故障，对运输能力及功率因数影响很大。截至2007年1月底，南昆线SVC装置出现的各种故障累计造成直接经济损失达50余万元。如因SVC装置故障而退出运行，将直接影响南昆线百威段供电能力，间接影响南昆线运输秩序，由此造成的间接运输损失达数百万元。为此，经对SVC装置存在的缺陷进行攻关，采取有力措施，增强了SVC运行的稳定性，减少了对运输的干扰。

1 SVC装置工作原理

SVC装置由光电触发控制系统、阀控系统、主电抗器及保护元件等单元组成。设滤波器FC提供固定的容性无功功率QC，补偿电抗器提供感性无功功率QTCR，C为常数，QN为系统无功功率，QV为负荷无功功率。只要能做到QN=QV-QC+QTCR=C就能实现电网功率因数等于常数，电网电压几乎不波动。SVC装置通过控制TCR支路中可控硅的触发相角，来改变流经电抗器支路的电流，从而得到不同的无功功率，实现动态补偿功能。SVC装置原理如图1所示。

2 SVC装置运行存在的主要问题

2.1 变电所系统谐振 南昆线田林、册亨SVC设备在运行初期，多次出现主变、电抗器、电容等设备异响的情况，造成SVC装置击穿保护跳闸及其他设备损坏。经过检测确认，在上述变电所SVC装置满额定补偿容量投运及特定负荷作用条件下，牵引变电所呈现的阻抗与上级的系统电抗发生了系统谐振。

2.2 变电所接地网不良 该问题主要存在于田林变电所。该变电所接地网老化腐蚀严重，实地检查发现，部分室外接地端子与高压室接地点存在电压差（最高可达67 V），对SVC控制柜的脉冲发生器及其他控制插件零电位造成冲击，使SVC装置因触发脉冲受到干扰而跳闸。在跳闸过程中，又由于断路器开断容性电流能力不足易产生过电压，多次造成晶闸管击穿。

2.3 真空断路器灭弧室重燃 研究表明，在实际投切SVC电容组过程中，真空断路器存在开断后重燃问题，运行中易造成事故〔1〕。而南昆线牵引变电所大量采用真空断路器作为SVC电容器组断路器。自2005年以来多次发生灭弧室重燃，产生的过电压直接造成断路器本体灭弧室烧毁、SVC装置晶闸管击穿等故障。真空断路器投切电容器时产生的过电压有2种：一是切除电容器时，真空断路器发生重燃产生的过电压；二是真空断路器合闸时产生的过电压。

第一种暂态过电压是由于断路器发生重燃时，电容器上的初始电压极性与系统电压极性相反，从而在暂态过程中可能产生3倍以上的过电压。这种过电压对电容器的危害最严重。

第二种暂态过电压的产生主要是由于电容上的电压不能突变，合闸时系统电压迅速下降，产生暂态振荡过程，最后达到稳定。这个暂态过程产生的过电压与合闸时间有关，最高不会超过2倍的系统电压。

南昆线真空断路器投切电容器产生的过电压主要是第一种情况。

2.4 SVC装置频繁误跳闸 当变电所外部接触网线路出现短路故障并自动跳闸时，所内的母线电压瞬间波动，对控制系统同步信号及触发脉冲造成干扰，SVC装置控制系统自动给出“丢脉冲、丢同步”跳闸信号，造成SVC装置频繁出现误跳闸。

3 采取的措施

3.1 修改控制程序 为使SVC控制器具备自动停止触发脉冲、闭锁TCR支路、动态改变系统参数的功能，必须修改SVC装置控制程序，以消除系统谐振。若发生谐振，控制程序则自动停止脉冲柜触发脉冲、关断晶闸管退出TCR回路，从而实现动态破坏系统谐振参数来自动消除谐振。

南昆线运行经验表明，通过FC支路减容运行也可以减少系统发生谐振的机率。在保证变电所功率因数及接触网电压正常水平的情况下，将部分牵引变电所SVC装置的5次滤波电容支路退出运行。

3.2 改善变电所设备接地回流 要消除接地网不良造成的干扰，主要是减少地网回流对脉冲柜脉冲发生器的干扰。通过检测田林变电所地网回流，找出回流不良地点，用电缆短接变电所室外设备接地点，并接入主变低压侧回流母线，以减少室内外各点接地端子之间存在的电位差，降低脉冲发生器接地端与室外各接地点的电位差，从而消除接地不良对控制系统的干扰。

对田林变电所实地检测显示，SVC装置脉冲发生器的接地点（高压室）与室外一次设备地网各接地点存在的电位差，在地网改造以前最高达67.3 V；用电缆临时短接后平均值降低至2 V以下。2007年11月，田林变电所地网改造完成后，该值降低至0.2 V以下。

3.3 将真空断路器更换为SF6断路器 南昆线SVC装置采用的真空断路器有2种，其额定开断电容器组电流分别为400 A和200 A。目前，6～10 kV电压等级电容器组断路器主要采用少油断路器和真空断路器，而35 kV电容器组大多采用SF6断路器〔2〕。由于SF6断路器比真空断路器更适用于并联电容装置的投切，在切断容性电流过程中不会产生重击穿，对所产生的峰值过电压具有抑制作用。因此，南昆线牵引变电所自换用了灭弧性能更好的单相27.5 kV SF6断路器，彻底解决了真空断路器灭弧室重燃的问题。

3.4 在SVC控制器中增加低电压控制逻辑 在修改后的SVC控制器中添加低电压控制逻辑，可用于严重低电压的情况，例如发生短路时，闭锁SVC〔3〕。为此，在SVC装置保护控制程序中，增加馈线短路时的低压控制逻辑。根据馈线断路器故障跳闸2 s后自动重合闸的特点，若控制系统2 s内检测到低电压信号，则自动停止触发脉冲、延时给出跳闸指令。若在规定延时内电压信号恢复正常，则控制系统不发跳闸指令。

同时，对电容器组保护整定进行调整。将电容器组低压保护的时限调整为0.3～0.5 s，也可以避免在馈线断路器跳闸的时间内（一般为50 ms左右）出现SVC低电压跳闸。

4 结束语

实施上述措施后，南昆线SVC装置运行状况明显趋于稳定，有效解决了高压电缆终端击穿、晶闸管大面积击穿等问题，为大容量供电SVC装置的运行、检修管理及系统设计积累了宝贵经验，有力地保障了南昆线的正常运输秩序。2007年南昆线因SVC装置故障退出运行发出的运输限车令仅为5次，比2006年全年减少9次；运行时间较2006年增加684 h（28.5 d），累计产生的间接经济效益达570余万元，取得了显著的经济效益和社会效益。

〔1〕（美）Ramasamy Natarajan.电力电容器〔M〕.徐政，译.北京:机械工业出版社，2007.

〔2〕姜齐荣，谢小荣，陈建业.电力系统并联补偿——结构、原理、控制与应用〔M〕.北京：机械工业出版社，2004.

〔3〕（加）马思尔（Mathur R.M），（印度）瓦马（Varma R.K）.基于晶闸管的柔性交流输电控制装置〔M〕.徐政，译.北京：机械工业出版社，2005。